一種新型三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)的研究.pdf

1、機(jī)器人在人類生活中扮演著越來越重要的角色，其最基本的要素之一是操作機(jī)，即把需要完成的動作順利執(zhí)行的部分，因此機(jī)器人操作器是機(jī)器人研究中最重要的部分之一。傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)界廣泛使用，但是與其相對應(yīng)的并聯(lián)機(jī)器人卻還處于研究階段。并聯(lián)機(jī)器人相對于串聯(lián)來說具有精度高、剛度重量比大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，目前仍然是一個研究的熱點。本論文提出一種新型三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)，針對該操作機(jī)的運(yùn)動學(xué)、運(yùn)動學(xué)指標(biāo)、奇異性以及軌跡規(guī)劃進(jìn)行了研究。

2、
　　傳統(tǒng)的三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)通常通過三條支鏈將定平臺和動平臺連接起來，然而本論文在其基礎(chǔ)上提出一種僅含有兩條支鏈的三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)。針對它的運(yùn)動學(xué)分析包括位置，速度和加速度分析。在位置分析中，除了利用傳統(tǒng)的環(huán)路方程法來求解以外，還提出一種三角形法，這種方法更加簡單，而且能夠直觀的得出需要的機(jī)構(gòu)工作模式。在位置分析的基礎(chǔ)上求出了相應(yīng)的速度雅克比矩陣和加速度表達(dá)式。
　　本論文中對于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)指標(biāo)分析包括工作空間和靈巧

3、度分析。在工作空間分析中，包括定姿態(tài)，姿態(tài)和全姿態(tài)工作空間在內(nèi)的多種工作空間均用極坐標(biāo)搜索法求出了其邊界，而且得出了各種工作空間之間的關(guān)系。對于靈巧度分析，利用兩點速度法解決了雅克比矩陣中單位不一致的問題，得出機(jī)構(gòu)在指定工作空間的靈巧度分布圖。這些指標(biāo)的分析將為機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
　　機(jī)構(gòu)的奇異位形是其在工作中需要避免的，因此對機(jī)構(gòu)的奇異性分析也相當(dāng)重要。本論文將奇異根據(jù)雅克比矩陣分為三種，并且重點討論了運(yùn)動學(xué)正解奇異和逆解

4、奇異，不僅得出了奇異位形，而且通過數(shù)值方式繪出了工作空間內(nèi)的奇異軌跡。
　　在運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，本論文對提出的機(jī)構(gòu)在關(guān)節(jié)空間分別采用五次多項式，梯形曲線和S型曲線進(jìn)行了點到點的軌跡規(guī)劃，得出驅(qū)動副受到速度，加速度和加加速度限制的條件下最短運(yùn)動時間的解析表達(dá)式。除此之外，還對有中間點的多點軌跡采用三次樣條和B樣條曲線進(jìn)行規(guī)劃，并且利用受控隨機(jī)優(yōu)化算法求出了最短運(yùn)動時間。
　　本論文提出的新型機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用到傳統(tǒng)的三自由度平面并